هارد اس اس دی چیست؟

زمانی که برای اولین بار حافظه های فلش با ظرفیت بالا روانه بازار شد، یکی از دغدغه های مردم طول عمر این حافظه ها بود. دنبال کنندگان فناوری های روز دنیا از قابل اعتماد بودن هارد دیسک ها مطمئن بودند اما درباره حافظه اس اس دی ایده ای نداشتند.
اما اکنون پس از گذشت چندین سال از ورود حافظه اس اس دی به بازار، شاهد به بلوغ رسیدن این حافظه ها هستیم. خبر خوب این است که حافظه های اس اس دی بیشتر از آنکه فکرش را می کنید قابل اعتماد هستند، حداقل اینکه از لحاظ میزان اطلاعات از دست رفته و نگهداری اطلاعات بخوبی یک هارد دیسک عمل می کنند. اما خبر بد این است که حافظه اس اس دی نه بر اثر حجم زیاد اطلاعات نوشته شده و خوانده شده، بلکه بر اثر مرور زمان دچار مشکل می شود.
این بدین معناست که با استفاده مکرر از حافظه اس اس دی دیگر نباید نگران از دست رفتن اطلاعات خود باشید؛ اما این مسأله هم دلیل مناسبی برای تهیه نکردن نسخه پشتیبان از اطلاعات تان نیست.

Firmware

Firmware مجموعه‌ای از دستورالعمل‌هایی است که در یک حافظه مخصوص در درایو SSD ذخیره‌شده و نحوه عملکرد درایو SSD را مدیریت می‌کند. نسخه مورد استفاده Firmware با یک عدد یا مجموعه از چندین عدد و حرف مشخص می‌شود و می‌توان آن را از طریق فایل‌های به‌روزرسانی قرار گرفته روی سایت سازنده به‌روزرسانی کرد. البته انتظار نداشته باشید مانند درایو کارت گرافیک برای درایوهای SSD نیز فایل به‌روزرسانی Firmware منتشر شود. این به‌روزرسانی‌ها بیشتر برای حل مشکلات کارآیی یا برخی باگ‌ها و افزایش ثبات در کارکرد ارائه شوند و به همین خاطر دفعات ارائه Firmware جدید برای یک درایو می‌تواند بسیار معدود باشد.

کنترلر

کنترلر در واقع پلیس راهنمایی و رانندگی در درایوهای SSD بوده و می‌توان گفت مهم‌ترین عامل برای فرق گذاشتن بین درایوهای مختلف به‌شمار می‌آید. این مساله به‌قدری اهمیت داشته که برخی از سازندگان درایوهای SSD تصمیم به خریدن کمپانی‌های سازنده کنترلر گرفته‌اند تا بیش‌ازپیش کنترلرها را برای درایوهای خودشان بهینه سازند. در حال حاضر Marvell و LSI/SandForce دو سازنده مهم کنترل رها به‌شمار می‌آیند. همچنین بد نیست بدانید دو درایو SSD از سازندگان مختلف که از کنترلر و حافظه‌های مشابه با ظرفیت مشابه بهره می‌برند، تقریباً کارآیی نزدیک به هم دارند. البته نسخه Firmware و برخی فاکتورهای دیگر نیز می‌تواند در کارآیی هر درایو موثر باشد.

NAND Flash

عبارت NAND به دروازه‌های ورودی و خروجی منطقی در ساختار حافظه برای انتقال اطلاعات اشاره دارد. چیپ‌ست‌های حافظه مورد استفاده در درایوهای SSD از نوع حافظه‌های فلش NAND هستند که یک کنترلر مدیریت آنها را بر عهده دارد. این حافظه برای نگه‌داشتن اطلاعات در خود نیازی به جریان مداوم برق ندارد و در صورت قطع برق اطلاعات را در خود نگه خواهد داشت. سازنده درایو SSD لزوماً همان سازنده حافظه‌های NAND مورد استفاده در درایو نیست (برای مثال در درایو ADATA SP920SS که در شماره قبل ماهنامه سخت‌افزار بررسی کردیم، از حافظه‌های NAND ساخت شرکت Micron استفاده‌شده است). همچنین در زمان خرید نیازی نیست که توجهی ویژه به سازنده حافظه NAND مورد استفاده در درایو داشته باشید، زیرا حافظه‌های NAND مورد استفاده با فناوری‌های مختلفی تولید می‌شوند و نوع فناوری مورد استفاده است که در کارآیی تاثیر خواهد داشت.

MLC ،SLC و TLC

این سه عبارت بیان‌کننده سه مدل اصلی حافظه‌های NAND به‌کار گرفته‌شده در درایوهای SSD هستند. در این میان نیز دو مدل MLC یا Multi Level Cell و SLC یا Single Level Cell بیشترین میزان استفاده را دارند. حافظه‌های MLC اغلب قیمت پایین‌تری داشته و در اکثر درایوهای امروزی برای سیستم‌های دسکتاپ و لپ‌تاپ مورد استفاده قرار می‌گیرند. هر سلول حافظه در MLC دارای دو بیت بوده و می‌تواند دربرگیرنده چهار حالت مختلف باشد. سلول حافظه در مدل SLC تنها یک بیت در اختیار دارد و دو حالت صفر یا یک را شامل می‌شود. این حافظه‌ها قیمت بالاتری داشته و در متد زمان طولانی ثبات بالاتری دارند. به همین خاطر برای جبران ضعف حافظه‌های MLC در بروز خطا، یک سیستم تصحیح خطا در Firmware درایوهای مجهز به این نوع حافظه در نظر گرفته می‌شود تا در صورت لزوم وارد عمل شود. همچنین میزان Write Cycle یک حافظه MLC پایین‌تر از یک حافظه SLC است. اخیراً نسخه‌ای از حافظه‌های MLC با عنوان eMLC یا Enterprise MLC نیز ارائه‌شده است که در مقایسه با حافظه‌های MLC ثبات بیشتری دارند و بیشتر برای امور تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند. حافظه TLC که اولین‌بار توسط سامسونگ در درایوهای سری 840 Series به‌کار گرفته‌شده قدمت کمتری دارد، اما کم‌کم دیگر سازندگان درایوهای SSD را نیز به خود جلب کرده است. TLC مخفف عبارت Triple Level Cell است و با داشتن سه بیت برای هر سلول حافظه، می‌تواند هشت حالت مختلف را در برگیرد. افزایش دانسیته ذخیره‌سازی باعث کاهش هزینه تولید این سری از حافظه‌ها شده، اما در عین حال باعث شده تا سازندگان مجبور به استفاده از سیستم‌های تصحیح خطای پیچیده‌تری باشند. این حافظه‌ها به ولتاژ متغیر پیچیده‌تری نیاز داشته و به‌نظر می‌رسد سلول‌های حافظه TLC زودتر از دیگر مدل‌های حافظه در معرض خرابی قرار گیرند. حافظه‌های TLC بیشتر برای مصرف‌کنندگان عادی و کسانی که با اطلاعات حیاتی سروکار ندارند توصیه می‌شود.

SSD Caching

این امکان وجود دارد که بتوان از درایو SSD به‌عنوان حافظه موقت Cache استفاده کرد. در این حالت اطلاعاتی که بیشترین میزان استفاده را دارند در این درایو ذخیره می‌شوند تا دسترسی به آنها سریع‌تر باشد (فناوری SRT اینتل در مورد قبل یکی از روش‌های SSD Caching است). این روش در برخی از الترابوک‌های مجهز به سیستم عامل ویندوز نیز به‌کار گرفته‌شده است و برخی از مادربردها نیز با داشتن پورت‌هایی همچون mSATA و M.2 این امر را تسهیل داده‌اند. بلاک حافظه(Memory Block): به بخشی از حافظه فیزیکی یک حافظه فلش گفته می شود. یک بلاک بد، بلاکی است که دچار مشکل شده است. این بلاک ها یا قابل دسترسی هستند یا عملیات را با سرعت کمی انجام می دهند. این گونه بلاک ها منجر به از دست رفتن اطلاعات شما خواهند شد.
TBW: این عبارت را برای نمایش ترابایت های نوشته شده بکار می برند. به مجموع اطلاعات نوشته شده یا بازنویسی شده در طول عمر یک حافظه با واحد ترابایت را TBW می گویند.
حافظه اس اس دی چه مدت دوام خواهد آورد ؟
شرکت های سازنده حافظ های اس اس دی برای تعیین میزان قابل اعتماد بودن دستگاه های خود از بیان ۳ فاکتور استفاده می کنند؛ عمر استاندارد ، تعداد ترابایت های نوشته شده و میزان اطلاعات نوشته شده در طول یک مدت خاص (مثلاً یک روز). مشخص است که استفاده از این ۳ فاکتور، نتایج مختلفی را بهمراه دارد. واضح است که با استفاده  از این ۳ فاکتور کلی شاید بتوان اطلاعاتی مناسب را در اختیار مصرف کننده قرار داد اما پیش بینی دقیق طول عمر یک حافظه اس اس دی تقریبا غیرممکن است. ما فقط می توانیم حد مبهمی را تعیین کنیم که اگر حجم اطلاعات تان از آن حد بیشتر شود، امکان بروز خطا و محاسبات بوجود می آید.

اخیراً تحقیقاتی پیرامون تعیین دقیق تر عمر یک درایو حالت جامد (حافظه اس اس دی) انجام شده است. در ادامه به بعضی از معروف ترین این تحقیقات اشاره می کنیم:
با آزمایش درایو های استفاده در مراکز داده می توان اطلاعات خوبی در مورد طول عمر حافظه های اس اس دی بدست آورد.
از مهم ترین این تحقیقات، کار مشترک گوگل و دانشگاه تورونتو درباره نرخ بروز اشکال در درایو های سرور هاست.
این تحقیق نشان داد که افزایش نرخ خطا در حافظه های اس اس دی بر خلاف نظریه ای که در گذشته مطرح شده بود، بجای آنکه با افزایش میزان نوشتن اطلاعات رابطه داشته باشد، با افزایش عمر رابطه مستقیم دارد. در این تحقیق همچنین مشخص شد که گوگل در مراکز داده خود، به ازای هر چهاد هارد دیسک، از یک حافظه اس اس دی استفاده می کند. در طول مدت ۴ ساله این تحقیقات، حافظه های اس اس دی با بلاک های بد بیشتری روبرو شدند و نرخ بروز خطا نیز در حافظه اس اس دی بیشتر از هارد دیسک های معمولی بود. نتیجه: در محیط های مهم و نیازمند به خوانش سریع اطلاعات، حافظه اس اس دی بیشتر از حافظه هارد دیسک دوام خواهد آورد اما امکان بروز خطا در اس اس دی بالاتر خواهد بود. همچنین حافظه های اس اس دی با سن بالاتر، بیشتر در معرض بروز خطا هستند.

The Tech نیز گزارشی در مورد طول عمر برند های معروف تهیه کرده است.
در میان شش برند مورد آزمایش؛ تنها کینگستون، سامسونگ و کورسیر توانستند تا ۱۰۰۰ ترابایت نوشتن اطلاعات را دوام بیاورند، بقیه برند ها در بازه ۷۰۰ تا ۹۰۰ ترابایت دچار نقص شدند. دو تا از درایو هایی که دچار نقص شدند؛ سامسونگ و اینتل بودند که از تراشه های ارزان تر MLC استفاده می کردند. این در حالی است که حافظه اس اس دی کینگستون که سالم ماند نیز از چیپ مشابه استفاده می کرد. نتیجه: انتظار می رود یک حافظه اس اس دی ۲۵۰ گیگابایتی بتواند تا یک پتابایت ( ۱۰۲۴ ترابایت) نوشتن اطلاعات را طاقت بیاورد، هر چند که در این آزمایش بعضی ها از این حد نیز گذشتند. بهتر است که اگر درایو شما دچار نقص شده است، آن را با درایو های SLC جایگزین کنید.
این نکته هم قابل توجه است که با بالا رفتن ظرفیت یک حافظه اس اس دی، با افزایش سکتور ها و فضا، عمر این درایو ها نیز افزایش پیدا می کند. برای مثال یک درایو ۲۵۰ گیگابایتی ۸۴۰ MLC ساخت سامسونگ بعد از نوشتن ۹۰۰ ترابایت اطلاعات دچار خطا شد. این درحالی است که اگر همین آزمایش را روی حافظه مشابه با ظرفیت ۱ ترابایت انجام دهیم، این نقص به شکل قابل توجهی دیرتر بروز خواهد کرد.
در گزارش دیگری، فیسبوک از تحقیقات خود در باره طول عمر حافظه های اس اس دی استفاده شده در مراکز داده خود می گوید.
در این تحقیقات، آن ها بیشتر روی عوامل محیطی مؤثر بر طول عمر حافظه ها بحث کرده اند. برای مثال: محققان به این نتیجه رسیدند که دمای بالای محیط می تواند باعث کاهش عمر یک حافظه اس اس دی شود. آن ها همچنین دریافتند که اگر این درایو ها بتوانند بعد از تشخیص اولین خطا ها به کار خود ادامه دهند، به احتمال بسیار زیاد بیشتر از مقدار پیش بینی شده توسط نرم افزار های عیب یابی عمر خواهد کرد. فیسبوک همچنین در تناقض با گزارش مشترک گوگل، اعلام کرده است که نرخ بالای نوشتن و خواندن اطلاعات می تواند در طول عمر یک حافظه اس اس دی تأثیر بسزایی داشته باشد. البته مشخص نیست که آیا فیسبوک، سن درایو های خود را نیز در نظر می گرفته است یا نه. نتیجه: بدون در نظر گرفتن خطا های جزئی و کم اهمیت، این درایو ها طول عمر بیشتری از مقدار پیش بینی شده دارند. همچنین باید TDW بیشتری به عنوان طول عمر برای حافظه اس اس دی خود در نظر بگیرید؛ زیرا نرم افزار های عیب یابی به خاطر سیستم طبقه بندی بافر در این درایو ها، عمل کرد دقیقی ندارند.
خوب، با دانستن همه این اطلاعات چه نتیجه کلی ایی می توان گرفت ؟ اگر پشت سر هم این گزارش ها را بخوانید به این نتیجه می رسید که حافظه اس اس دی شما پس از گذشت ۲ سال منفجر خواهد شد. این نکته را بخاطر داشته باشید که ۲ تا از تحقیقات بالا بر روی درایو های تجاری سطح بالا انجام شده اند که بطور مرتب هر روز مورد استفاده های عظیم قرار می گیرند. همچین آزمایش مربوط به درایو های بازار عادی نیز با استفاده غیرعادی (استفاده مداوم و پیوسته در ۲۴ ساعت روز) همراه بود. یک کاربر عادی اگر بخواهد به مصرف یک پتابایت برسد، باید برای دهه ها مدام کامپیوتر خود را مورد استفاده قرار دهد. حتی یک گیمر یا کاربر پر مصرف هم نمی تواند در مدت کوتاه به این مقدار برسد.

به عبارت دیگر: قبل از این که حافظه اس اس دی دچار نقص شود، شما سیستم خود را به کلی ارتقا داده اید.

علاوه بر اینکه احتمال بروز خطا در حافظه اس اس دی با افزایش عمر بالاتر می رود، این احتمال هم وجود دارد که قطعات الکترونیکی یک درایو، مثل تمامی قطعات دیگر یک کامپیوتر، دچار مشکل شوند. از آنجایی که احتمال بروز خطا وجود دارد، بهتر است از اطلاعات حیاتی خود نسخه پشتیبان تهیه کنید و در حافظه های جانبی یا ابری ذخیره کنید. اگر بار دیگر به فکر طول عمر درایو اس اس دی خود افتادید و ذهنتان مشغول شد، یادتان باشد: نگران نباشید !